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.NET 8.0 和 OpenGL 建立一個簡易的渲染器

2024-02-20碼農

前言

我個人對三維渲染領域的開發有著濃厚的興趣,盡管並未在相關行業工作過,我的了解還很片面。

去年,在與群友聊天時,他們推薦了一本【Unity Shader入門精要】,說適合像我這樣想自學的新人,於是我開啟了通往新世界的大門。

這本書涵蓋了很多基礎的渲染知識,如光照、陰影、各種風格的渲染等等。對於有興趣的同學,可以在京東讀書中線上閱讀,無需購買紙質版。在學習過程中,我發現使用Unity Shader編寫著色器非常方便,它很好地封裝了渲染概念中的Pipeline、Pass等要點。

因此,我萌生了一個想法:是否可以模仿Unity Shader來開發一款屬於自己的渲染器呢?

必備的技術點 (不分先後)

線性代數 - 在編寫Shader時,了解線性代數是至關重要的,因為許多內建函式與線性代數相依,幫助你理解程式碼含義。

圖形學基礎 - 了解圖形學基礎也是必要的,即使只對圖形庫的作用和渲染流程有基本了解。

圖形庫API - 掌握圖形庫API是開發渲染器的核心,可以根據個人偏好選擇適合自己的API,如OpenGL、Vulkan、DirectX等。

編程基礎 - 編程基礎也是必備技能。

這些知識結合起來,可以幫助你更好地開發自己的渲染器。

計畫搭建和所需依賴

Silk.NET.OpenGL - OpenGL 的 C# 包裝器。

Silk.NET.Shaderc、Silk.NET.Shaderc.Native - 用於以 SPIR-V 方式編譯 GLSL。註意,OpenGL 4.6 支持 SPV Shader。

Silk.NET.Windowing、Silk.NET.Input - 對 glfw、sdl 視窗進行包裝,包含控制器輸入(滑鼠、鍵盤等)。

StbImageSharp - 用於解析圖片。

Silk.NET.Assimp - 用於解析三維模型。

Silk.NET.Maths - 一個完善的數學庫。

Hexa.NET.ImGui、Hexa.NET.ImGuizmo - ImGui 的 C# 包裝器。

計畫架構

TrContext.cs - 統一管理使用的 GL 和 GL 擴充套件的上下文。

TrShader.cs - 用於載入 Shader,支持 SPV 二進制檔和 Shader 字串。

TrRenderPipeline.cs - 管理一條管線中的 Shader,並維護管線狀態,如混合狀態、重采樣、深度測試、樣版測試等。

TrRenderPass.cs - 管理多條管線和切換管線。

TrTexture.cs - 管理紋理和采樣器內容。

TrFrame.cs - 建立並維護一個 Frame,支持多重采樣。

TrScene.cs - 內建一個 Frame 的 ImGui 視窗,用於繫結渲染。

TrBuffer.cs - 使用 OpenGL 建立並維護記憶體,可設定記憶體優先級。

TrTransform.cs - 簡易的矩陣變換類,支持平移、縮放、旋轉。

TrCamera.cs - 相機類。

TrMesh.cs - 管理網格體的頂點數據和索引數據。

TrMaterial.cs - 渲染器的核心,管理著渲染管線和材質內容,負責進行網格的渲染。

計畫中,所有材質和 Shader 按照書中的章節進行了分組管理。

計畫預覽

初始界面

表單選單

場景模型拾取和 Transform

漫反射場景

各類紋理渲染

Shadertoy 網站的 shader 渲染,我抄了幾個Shadertoy BETA(https://www.shadertoy.com/)

計畫地址

OpenGL 實戰計畫 https://github.com/qian-o/Triangle

轉自:o王先生o

連結:cnblogs.com/xymfblogs/p/18021497

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